CN107453404A - 一种大型调相机启动并网方法 - Google Patents

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崔铂
崔一铂
杨鹏程
蔡万里
凌在汛
陈念斌
郑景文
陶骞
阮羚
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40—Synchronising a generator for connection to a network or to another generator

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供一种大型调相机启动并网方法，属于电机控制技术领域。本发明针对传统大型调相机在采用变频启动时，变频启动装置(SFC)出口需设升压变压器，导致SFC容量随之增大，成本大幅增加的问题，提出了一种不装设SFC升压变压器，在调相机惰转状态下完成励磁切换和并网的启动方式，在保证调相机安全和并网可靠性的前提下，大幅减小了调相机组设备成本，对提高大型调相机组的经济性具有重要意义。

Description

一种大型调相机启动并网方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体是一种大型调相机启动并网方法。
背景技术
高压直流、尤其是特高压直流输电中，无论是整流还是逆变运行，换流器都要消耗大量的无功功率。为保证换流器的安全可靠运行，需保证无功功率的供给，无功功率不足或过剩将直接造成交流电压的不稳定，严重时可能危及整个交、直流***的安全稳定运行。因此灵活可控、响应快速的动态无功调节手段对特高压直流输电意义重大。
大型调相机作为无功发生装置对提高受端交流电网短路比，提高直流输送极限功率，增强电网强度和灵活性有独特的优势。在交流电网近端出现故障或换流阀发生换相失败电压下降时，大容量调相机可进行强励支撑电压和***稳定，为故障切除赢得宝贵时间；在直流***因故障出现闭锁或突然甩有功负荷的情况下，可进入进相运行状态，吸收大量过剩无功，从而抑制***电压升高；在直流***稳态正常运行需要调节电压时，可在迟相或进相运行状态为交流电网提供连续可调的动态无功支持。
启动并网环节作为调相机和常规汽轮发电机组的重要区别具有其鲜明的特点，在传统的采用变频启动装置启动的调相机或抽水蓄能机组中，一般是用SFC***将电机拖至额定转速，电压升至额定电压，捕捉并网点并网。但由于SFC装置一般输出电压较低，无法达到大型电机额定电压的水平，就必须在SFC至电机之间加装升压变压器，成本大幅增加。同时，由于变压器会存在各种损耗，导致了 SFC***的容量需相应增加，再次抬升了设备成本，使得整个***经济性有所下降。
因此，研究改进大型调相机启动并网的方式就对大型调相机的经济性具有重要意义。
发明内容
针对上述大型调相机启动并网方式存在问题，本发明提供了一种不需要升压变压器，采用升速后惰转状态下升压并网的大型调相机启动并网方法，该方法能够在保证调相机安全、顺利启动并网的前提下，最大限度降低设备投资，提高***的经济性。
一种大型调相机启动并网方法，包括如下步骤：
(1)由SFC(Static Frequency Convertor,静止变频器)将调相机拖至105％额定转速：启动励磁电源先为调相机转子施加励磁电流以确保调相机启动旋转方向的正确，SFC根据定子感应电压的相位检测转子的初始位置，并根据检测结果为调相机定子施加超前相位的电流以确保调相机转子正向启动，SFC电流闭环控制将调相机拖至105％额定转速，拖动过程中启动励磁装置的励磁调节器与SFC进行通信；
(2)启动励磁装置与自并励励磁装置完成切换并升压：当调相机转速达到105％额定转速后，SFC输出电压及调相机定子电压约为调相机定子电压额定值的10％，随后，启动励磁装置的调节器控制转子灭磁并断开与转子绕组连接开关，随后SFC出口开关IPB断开，调相机进惰转状态，自并励励磁装置控制灭磁开关合上，自并励***投入并增加励磁电流起励，将调相机定子电压升至接近额定电压，以上切换过程均在调相机惰转至3000rpm前完成；
(3)投入同期装置，由同期装置与自并励励磁装置的励磁调节器通信调节定子电压，达到并网条件后自动准同期并网，如无合适并网点，待调相机转速降至2850rpm时进入飞车启动流程，再次投入 SFC启动并网。
进一步的，所述步骤(1)具体过程如下：
1-1)合上SFC出口至调相机定子开关，启动励磁电源为调相机转子注入电流，根据调相机励磁电流建立过程中检测到的三相定子电压，计算出转子的初始位置；
1-2)根据计算出的转子初始位置设定SFC给定子施加的启动电流相位，SFC向定子施加启动电流，启动励磁***给转子施加初始电流，控制其产生最大正向加速力矩，调相机转子正向旋转启动；
1-3)调相机启动过程中启动励磁***采用电流闭环控制，根据设定的启动曲线调相机达到105％额定转速，最高定子电压约为额定电压的10％，启动过程中应在调相机最大允许电流和转矩受限制的条件下，加速过程中电流在限幅范围内调节。
进一步的，所述步骤(2)具体过程如下：
2-1)当调相机转速达到105％额定转速后，启动励磁装置的调节器控制转子灭磁并断开与转子绕组连接开关QDK，同时SFC出口开关IPB断开，调相机进惰转状态；
2-2)自并励励磁装置控制灭磁开关合上，自并励***投入并增加励磁电流起励，将调相机定子电压升至接近额定电压。此时调相机调相机转速应高于3000rpm。
进一步的，所述步骤(3)具体过程如下：
3-1)投入同期装置，由同期装置与自并励励磁装置的励磁调节器通信，通过增减磁调节定子电压，同时检测并网断路器两侧电压的相位差和频率差，待达到并网条件后向并网断路器发出指令自动准同期并网；
3-2)如无合适并网点或没有捕捉到并网点，待调相机转速降至 2850rpm时进入飞车启动流程，断开灭磁开关，退出自并励励磁装置，再次投入启动励磁装置和SFC***，重新升速并网。
本发明的有益效果如下：启动并网环节作为调相机和常规汽轮发电机组的重要区别具有其鲜明的特点，在传统的采用变频启动装置启动的调相机或抽水蓄能机组中，一般是用SFC***将电机拖至额定转速，电压升至额定电压，捕捉并网点并网。但由于SFC装置一般输出电压较低，无法达到大型电机额定电压的水平，就必须在SFC 至电机之间加装升压变压器，成本大幅增加。同时，由于变压器存在铜耗、铁耗等各种损耗，特别是大型变压器需要的升压变压器容量较大，这又导致了SFC***的容量需相应大幅增加，再次抬升了设备成本，使得整个***经济性下降。因此，研究改进大型调相机启动并网的方式就对大型调相机组甚至调相机工程的经济性具有重要意义。
本发明提出了一种不需要SFC输出升压变压器，调相机直接与 SFC连接，经SFC升速后在惰转状态下升压并网的大型调相机启动并网方法，与传统方法相比，该方法减少了SFC输出变压器和高电压断路器的投资，减小了SFC启动装置的容量，在保证调相机安全、可靠、顺利启动并网的前提下，最大限度降低设备投资，提高***的经济性。
附图说明
图1是本发明大型调相机启动并网方法的流程示意图；
图2是大型调相机电气一次***典型主接线图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明大型调相机启动并网方法其中一个实施例具体步骤如下：首先合上SFC出口至调相机定子出口开关IPB(见图2)，合上启动励磁装置(即励磁调节器)至转子开关，向转子注入一定大小的电流用于检测转子的初始位置。然后SFC根据检测结果向调相机定子注入电流，并与励磁调节器通信，向调相机转子施加励磁电流，控制其产生最大正向加速力矩的二相定子绕组。
当调相机转速达到105％转速后，断开SFC出口开关IPB，调相机进惰转状态。随机启动励磁装置将励磁电压、电流降至0，并断开启动励磁装置至转子开关。合上主励磁装置至转子开关，并施加励磁电压电流，将定子电压升至额定值附近
待调相机定子电压达到设定值后，投入同期装置，由同期装置与自并励装置励磁调节器通信调节定子电压，检测调相机满足并网条件后，发出指令合上RCB(见图2)开关，实现并网。
本发明提出了一种不需要SFC升压变压器，采用经SFC启动后断开SFC与调相机的连接，在调相机惰转状态下升压并网的大型调相机启动并网方法，该方法能够在保证调相机安全、可靠、顺利启动并网的前提下，最大限度降低设备投资，提高***的经济性。

Claims (4)

1.一种大型调相机启动并网方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)由SFC将调相机拖至105％额定转速：启动励磁电源，先为调相机转子施加励磁电流以确保调相机启动旋转方向的正确，SFC根据定子感应电压的相位检测转子的初始位置，并根据检测结果为调相机定子施加超前相位的电流以确保调相机转子正向启动，SFC电流闭环控制将调相机拖至105％额定转速，拖动过程中启动励磁装置的励磁调节器与SFC进行通信；
(2)启动励磁装置与自并励励磁装置完成切换并升压：当调相机转速达到105％额定转速后，SFC输出电压及调相机定子电压约为调相机定子电压额定值的10％，随后，启动励磁装置的调节器控制转子灭磁并断开与转子绕组连接开关，随后SFC出口开关IPB断开，调相机进惰转状态，自并励励磁装置控制灭磁开关合上，自并励***投入并增加励磁电流起励，将调相机定子电压升至接近额定电压，以上切换过程均在调相机惰转至3000rpm前完成；
(3)投入同期装置，由同期装置与自并励励磁装置的励磁调节器通信调节定子电压，达到并网条件后自动准同期并网，如无合适并网点，待调相机转速降至2850rpm时进入飞车启动流程，再次投入SFC启动并网。
2.如权利要求1所述的大型调相机启动并网方法，其特征在于：所述步骤(1)具体过程如下：
1-1)合上SFC出口至调相机定子开关，启动励磁电源为调相机转子注入电流，根据调相机励磁电流建立过程中检测到的三相定子电压，计算出转子的初始位置；
1-2)根据计算出的转子初始位置设定SFC给定子施加的启动电流相位，SFC向定子施加启动电流，启动励磁***给转子施加初始电流，控制其产生最大正向加速力矩，调相机转子正向旋转启动；
1-3)调相机启动过程中启动励磁***采用电流闭环控制，根据设定的启动曲线调相机达到105％额定转速，最高定子电压约为额定电压的10％，启动过程中应在调相机最大允许电流和转矩受限制的条件下，加速过程中电流在限幅范围内调节。
3.如权利要求1所述的大型调相机启动并网方法，其特征在于：所述步骤(2)具体过程如下：
2-1)当调相机转速达到105％额定转速后，启动励磁装置的调节器控制转子灭磁并断开与转子绕组连接开关QDK，同时SFC出口开关IPB断开，调相机进惰转状态；
2-2)自并励励磁装置控制灭磁开关合上，自并励***投入并增加励磁电流起励，将调相机定子电压升至接近额定电压，此时调相机调相机转速应高于3000rpm。
4.如权利要求1所述的大型调相机启动并网方法，其特征在于：所述步骤(3)具体过程如下：
3-1)投入同期装置，由同期装置与自并励励磁装置的励磁调节器通信，通过增减磁调节定子电压，同时检测并网断路器两侧电压的相位差和频率差，待达到并网条件后向并网断路器发出指令自动准同期并网；
3-2)如无合适并网点或没有捕捉到并网点，待调相机转速降至2850rpm时进入飞车启动流程，断开灭磁开关，退出自并励励磁装置，再次投入启动励磁装置和SFC***，重新升速并网。
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